IR降消除技术在长输管道上的应用研究剖析 - 图文

IR降消除技术在塔里木油田长输管道上的应用研

第一章 IR降的产生及危害

1.1 IR降的产生

所谓 IR 降系指电流在介质中流动所形成的电阻压降, 给电位测量结果造成误差, 通常都在几十mV 到几百mV 之间, 当电阻率很高时几千mV 也会出现。

由于IR降在阴极保护电位测量中难以避免，所以消除IR降的测量技术就成了各国腐蚀专家的首要任务，二十世纪七、八十年代IR降问题曾引起国际腐蚀界关于阴极保护准则的大讨论，最终以NACE RP 0169－92的修订而告终。针对新的准则制订了测试方法标准 NACE TM 0497 和NACE TM 0101。在这些标准中,都对测量中的 IR降加以限定,一般条件下可用断电法,对于有干扰存在时就必须使用试片或探头断电法。

1.2 IR降的定性分析

在不存在接地保护装置牺牲阳极系统及杂散电流影响的管段

IR降消除技术在塔里木油田长输管道上的应用研究 IR降U=IR

其中I为流过土壤中的阴极保护电流，R为该段土壤的电阻。 h代表管道的埋深，s代表参比跟地面的接触面积。 I=i*s,其中i代表管道阴极保护的电流密度； R=p*h/s，其中ρ代表土壤电阻率，h代表管道埋深； 则U=i*ρ*h。

U的大小只跟i、ρ、h有关。

按资料，对于3PE涂层管道保护电流密度一般为 1 mA/m。那么对于ρ=100 Ω·m，埋深为2m的管道，在防腐层缺陷附近，无接地保护装置牺牲阳极系统及杂散电流影响的情况下，其IR降为200mV。

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1.3 IR降危害实例 1.3.1 四川气田榕佛管道

1999年3月，德国PIPETRONIX公司对已运行20年的四川气田南干线榕山至佛荫段管道进行了智能清管检测。榕山至佛荫段管道处于浅丘地区，管径720mm、全长25.4km、管材16Mn、螺旋焊缝管、设计压力4.0MPa、外防腐层为石油沥青加强级，于1979年7月投入运行。检测显示：（1）在原认为采用涂层加阴极保护方式，长期认真监测通电电位Von均负于-0.85V，阴极保护充分的管道上却发生了严重的外腐蚀及穿孔，453处明显的外腐蚀区，其中穿孔1处，大于壁厚50％腐蚀区3处；（2）原管道极化电位Voff在-0.7～0.78V之间，没有达到保护电位，管道长期处于欠保护状，未达到阴极保护应有的效果；（3）腐蚀坑集中分布于石油沥青防腐层破损处，涂层完好的地方管道没有发生腐蚀。

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1.3.2 利比亚西部管道

利比亚西部管道平行敷设两条不同管径的原油管道和天然气管道，处于沙漠地区，土壤电阻率很高，中国石油天然气管道工程有限公司的测试显示，管道的IR降处于530mV到1040mV之间。

1.3.3 德国PLE公司管道

德国PLE公司曾在60年代，对他们所辖管道上进行了IR降的研究和评价，发现在-0.85V电位保护下，管道腐蚀仍很严重。当他们采用消除IR降成分的方法重新评价这些管道时，只有60％的管道达到了真正的保护（-0.85V）。在保温夹克管测试中，由于防腐保温层绝缘电阻很大，测得的保护电位偏负许多，有些超过一2．OV甚至更负，但管道有的仍发生腐蚀，也是 IR降引起的。在沥青 、水泥路面上方测得的电位 ，明显负于相邻测试桩测得的电位值，这也是由于沥青和水泥高电阻引起 IR降的结果。

第二章 现有电位测量中 IR 降消除方法

IR 降是由参数 I 和R 共同作用的结果, 因此消除 IR 降的方法也应从消除或降低这两个参数着手。目前人们所采用的排除或减小 I R降的方法主要有 ：断电法、试片断电法、脉冲技术 、极化探头法、原位参比法( 近参比法) 、 土壤电位梯度技术 、 交流电技术等。在 NACE TM 0497中重点推荐使用的也是断电法。只要条件允许，采用断电法可以测出管道的真实电位，但在实践中，受管道周围条件所限，断电法却往往也不尽人意。NACE TM 0497指出：“如果有杂散电流、或牺牲阳极与管道直接相连、或存在外部强制电流设备并且不能被中断的话。很难得到理想的测量结果，或者说测量结果无法分析”不得不采用试片或探头来测量管道的真实电位 。

2.1 瞬间断电法

断电意味着I＝0，因而IR＝0。断电之后，管道电位立即降落下来，然后再慢慢衰减。前面这一电位瞬间急落便是IR降成分。

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图 断电后去极化曲线

2.2 试片断电法

试片断电法是在测试点处埋设一裸试片，其材质、埋设状态和管道相同，试片和管道通过电缆连接，,这样就模拟了一个覆盖层缺陷，由管道的保护电流进行极化，在试片上部用一支硬塑料管直达地面 ,在管中填满导电性材料,测量时把参比电极放在塑料管的顶部 ,由于试片与参比电极间的电阻较小所以 IR 降也小。测量时，只需断开试片和管道的连接导线，就可测得试片的断电电位，从而避免了切断管道主保护电流及其它电连接的麻烦，杂散电流的影响亦小，可忽略不计，而且不存在断电后的极化率差异的宏电池作用。

2.3 极化探头法

极化探头法类似试片断电法。采用极化探头进行电位测量，极化试片平时用导线与管道相连，使试片受到与管道同样程度的极化。测量时断开试片与管道的连接，切断试片的阴极保护电流，立即进行电位测量，得到极化试片断电电位。此即为极化探头法。

极化探头原理图

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极化电位测试探头接线示意

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